KR20190140189A - 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 산업장 또는 반도체 제조공정에서 화학약품이나 세정액 또는 고압가스 등의 유체 이송을 위한 관 이음 밀폐구조를 제공함에 의해 달성되게 된다.
인접 측과 상호 대향되어 짝맞춤으로 결합되는 플랜지형 이음유닛들이 각기의 단부에 구비되며, 이 양 플랜지형 이음유닛들 사이로 유체의 물리적 변화에 대응하는 센터링 둘레로 오링이 감싸져 이룬 밀폐부재를 개재한 후, 양 플랜지형 이음유닛들의 둘레를 클램프로 결속하는 것으로 다수의 단위 관들이 연결되어 압축 또는 진공펌프를 이용해 압송방식으로 유체가 흐르게 하는 이송관로의 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조로서,
양 플랜지형 이음유닛의 상호 대향 면 각기에 이송관로와 동심 축으로 하는 원주 상에서 이송관로 축 방향과 병행한 방향으로 깊이를 가지고 구비되는 수용홈 및 센터링은 띠 형으로 이루어 그 둘레에서 오링이 감싸지는 와셔형의 기저요소 양면에 이송관로와 동심 축으로 하는 원주 상에서 이송관로 축 방향과 병행하게 돌출되어 수용홈들에 끼워 맞춤 결합되는 한 쌍의 위치제어 테로 이룬 것을 포함하여서, 유체의 압력 및 온도에 의한 물리적 변화에 적극적으로 대처하여 관 이음에서의 신뢰성 있는 기밀을 유지하게 된다.

Description

플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조{Sealing structure of pipe joint using flange}

본 발명은 각종 산업장 또는 반도체 제조공정에서 화학약품이나 세정액 또는 고압가스 등의 유체 이송을 위한 관로에서 유체의 물리적 특성, 즉 유체의 압력 및 온도변화에 신뢰성 있는 기밀이 유지되게 하는 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조에 관한 것이다.

각종 산업장이나 반도체 제조공정에서는 화학약품이나 세정액 또는 고압가스 등의 유체 공급 및 배출을 위한 이송 관로들이 시설되고 있다.

그러한 이송 관로는 소정 길이를 가지는 다수의 단위 관들이 연이어 설치되어 압축 또는 진공펌프를 이용한 압송방식으로 유체가 이송되게 하고 있는데, 이때 단위 관들은 인접한 관 단부들과의 짝맞춤 결합으로 이음된다.

이송관로들에서의 짝맞춤 관 이음은 조립 및 분해 용이성은 물론 기밀유지, 즉 반도체 제조 공정 진행 중 챔버 내부가 진공 상태일 것임을 필수적으로 요구하며, 이 챔버 내부의 진공도는 반도체 제조 수율 및 제조된 반도체의 품질 등을 결정짓는 가장 중요한 요소들 가운데 하나이기 때문에 반도체 소자의 고집적화에 따라 그 중요성이 점점 증가되고 있는 추세이다.

그리고 유체의 물리적 특성, 즉 유체의 압력 및 온도변화에 신뢰성있는 고 기밀 유지를 위한 밀폐구조가 요구되고 있다.

이러한 기밀과 조립 및 분해 용이성을 위한 짝맞춤 관 이음은 외향 면으로 구배가 구비되는 플랜지를 이용하고 있는데, 그 일례로 연속적으로 이어지는 단위 관들 각기의 단부에 인접 측과 상호 대향되어 짝맞춤으로 결합되는 플랜지형 이음유닛들을 구비하고, 양 플랜지형 이음유닛들 사이에는 관로 내의 온도 및 압력변화에 대응하는 보지물인 센터링 둘레로 오링이 감싸져 이룬 밀폐부재를 개재한 후, 양 플랜지형 이음유닛들의 둘레를 클램프로 결속시키어 소기의 관 이음을 이루게 된다. 이때 관 이음의 기밀성은 클램프의 결속력과 플랜지형 이음유닛의 구배면에 의한 조임력으로 결정될 것이다.

그런데 이러한 플랜지를 이용한 관 이음에서 유체의 압력 및 온도변화에 기밀성 저하와, 밀폐부재의 개재 상태가 안정되지 못한 문제가 따르고 있다.

이를 더 구체적으로 설명하면, 밀폐부재의 센터링은 대략 소폭의 실린더형으로 이루어 양 플랜지형 이음유닛 내면들에 걸쳐 턱 걸림 설치되는 기저요소와 기저요소 외주 면에서 기저요소 폭보다 얇은 두께를 가지고 외향으로 연장되어 양 플랜형 이음유닛들 대향 면과 면 접촉됨과 동시, 그 둘레에 오링이 감싸져 설치되는 연장요소로 구성된다.

이렇게 구성되는 센터링은 보지력 및 오링과 협력하여 기밀상태를 유지하게 되는데, 이때 관로 내에서 유체의 물리적 변화에 따라 그 유체 흐름 교차방향으로 일어나는 팽창은 플랜지형 이음유닛 내면과 접촉되는 기저요소의 외면에서 억제력이 작용하나, 수축에서는 기저요소가 자유 상태로 억제력이 작용하지 않아 관로 내측으로 센터링의 유동이 일어나고 오링도 따라 유동하며 밀접도가 따라 낮아지는 현상이 일어나 관 이음 부분 기밀유지와 부재의 설치상태가 안정되지 못하고, 따라 유체의 누출로 작업장 환경문제와 안전사고가 일어나고 있는 것이다.

그리하여 근래에는 관 이음 밀폐부재인 센터링의 연장요소 양면에 플랜지형 이음유닛의 내면과 이송관로의 축 방향 둘레로 배치되어 선 접촉하는 돌기링을 구비하거나, 이 돌기링이 좌우 양면으로 구비되어 플랜지형 이음유닛과 센터링 사이에 부가적으로 개재되는 커버링을 이용해 오링과 협력하여 이중적으로 기밀성이 유지되게 하였으나, 선 접촉방식 돌기링에서의 밀폐를 위한 접촉 단면적이 비교적 작아 기밀이 확고하지 못하였을 뿐 아니라, 유체의 물리적 변화로 인한 센터링 신축 또는 팽창작용에서의 유동은 근본적으로 해결하지 못하고 있는 실정이다.

대한민국 특허 제1807757호 대한민국 특허 제1471772호

본 발명은 상기에서와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 플랜지형 이음유닛을 이용한 관 이음의 밀폐부재 구조를 개선하여 유체의 이송관로에서의 유체 물리적 변화에 따른 센터링의 유동을 방지하고 이음구조에서의 기밀성을 높이어 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 각종 산업장 또는 반도체 제조공정에서 화학약품이나 세정액 또는 고압가스 등의 유체 이송을 위한 관 이음 밀폐구조를 제공함에 의해 달성되게 된다.

인접 측과 상호 대향되어 짝맞춤으로 결합되는 플랜지형 이음유닛들이 각기의 단부에 구비되며, 이 양 플랜지형 이음유닛들 사이로 유체의 물리적 변화에 대응하는 센터링 둘레로 오링이 감싸져 이룬 밀폐부재를 개재한 후, 양 플랜지형 이음유닛들의 둘레를 클램프로 결속하는 것으로 다수의 단위 관들이 연결되어 압축 또는 진공펌프를 이용해 압송방식으로 유체가 흐르게 하는 이송관로의 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조로서,

양 플랜지형 이음유닛의 상호 대향 면 각기에 이송관로와 동심 축으로 하는 원주 상에서 이송관로 축 방향과 병행한 방향으로 깊이를 가지고 구비되는 수용홈 및 센터링은 띠 형으로 이루어 그 둘레에서 오링이 감싸지는 와셔형의 기저요소 양면에 이송관로와 동심 축으로 하는 원주 상에서 이송관로 축 방향과 병행하게 돌출되어 수용홈들에 끼워 맞춤 결합되는 한 쌍의 위치제어 테로 이룬 것을 포함하여서, 유체의 압력 및 온도에 의한 물리적 변화에 적극적으로 대처하여 관 이음에서의 신뢰성 있는 기밀을 유지하게 된다.

본 발명에 따른 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조에 의하면, 인접하는 단위 관 각기에 구비되는 플랜지형 이음유닛 상호 대향면에 유체 흐름에 병행하는 방향으로 깊이를 가지는 삽입홈을 구비하고, 센터링의 기저요소 양면에는 그 기저요소 또는 유체 흐름과는 교차방향으로 돌출되는 테를 구비하여, 이들 삽입홈과 센터링의 테를 상호 형상결합에 의한 끼워 맞춤함으로써, 유체의 물리적 변화에 의한 센터링 팽창 또는 수축작용에서의 유동 억제는 물론, 센터링의 팽창 또는 수축 작용시 플랜지형 이음유닛의 삽입홈과 센터링 테의 내ㆍ외 양 방향에서 교번적인 접촉에 의해 관 이음구조의 기밀을 보다 안정되고 확고하게 유지하고, 따라 신뢰성이 있는 밀폐구조를 얻게 된다.

도 1은 본 발명 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조를 개략적으로 보여 주는 단면도.
도 2는 본 발명 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조에 적용되는 센터링 일부분을 절개하여 보여 주는 사시도.
도 3은 도 1의 A 부분을 발췌하여 보여 주는 요부 확대 단면도.
도 4 및 도 5는 도 3의 B 부분을 발췌하여 센터링이 유체의 물리적 변화에 따른 팽창 또는 수축작용에 대응하여 유동 억제와 밀폐과정을 보여 주는 설명도로서,
도 4는 센터링의 팽창 시 모습을 보여 주는 설명도이고.
도 5는 센터링의 수축 시 모습을 보여 주는 설명도이다.

다음 본 발명의 일 실시 예를 도면에 의거하여 상세하게 설명하겠다. 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조가 상세하게 도시되어 있다.

본 발명은 본 발명은 각종 산업장 또는 반도체 제조공정에서 화학약품이나 세정액 또는 고압가스 등의 유체 이송을 위한 관로에서 유체의 물리적 특성, 즉 유체의 압력 및 온도변화에 신뢰성 있는 기밀이 유지되게 하는 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조를 제공하는 것이다.

도면에서 10은 단위 관이다. 이 단위 관(10)의 단부에는 인접 측 단위 관(10)과 상호 대향되어 짝맞춤으로 결합되는 플랜지형 이음유닛(12)이 구비되어 있다.

단위 관들(10)은 플랜지형 이음유닛들(12) 둘레를 탈착방식으로 설치되는 클램프(20)으로 결속하는 것으로 다수의 단위 관들(10)이 동일 축 방향에서 연속적으로 연결되어 압축 또는 진공펌프를 이용해 압송방식으로 유체가 흐르게 하는 이송관로를 제공하게 될 것이다.

또 단위 관들(10)의 플랜지형 이음유닛들(12) 사이에는 이송관로의 기밀을 위한 밀폐부재(30)가 필수적으로 개재되고 있는데, 이 밀폐부재(30)는 유체의 물리적 변화에 대응하는 센터링(32)과 그 센터링(32) 둘레로 오링(34)이 감싸져 이루고 있다.

이렇게 구성되는 센터링(32)은 보지력 및 오링(34)과 협력하여 이송관로의 기밀상태를 유지하게 된다.

본 발명에서의 핵심적인 기술은 플랜지형 이음유닛들(12) 사이에서 개재되는 밀폐부재(30)의 센터링(32)이 유체의 물리적 특성, 즉 유체의 압력 및 온도변화에 신뢰성 있는 고 기밀 유지를 위한 밀폐구조의 개선에 그 특징이 있다.

본 발명은 양 플랜지형 이음유닛(12)의 상호 대향 면 각기에 이송관로와 동심 축으로 하는 원주 상에서 이송관로 축 방향과 병행한 방향으로 깊이를 가지고 구비되는 수용홈(12a)을 갖는다. 이때 수용홈(12a)은 양 측벽(12a-1,12a-2)과 바닥면(12a-3)으로 이루고 있다.

그리고 센터링(32)은 대략 띠 형으로 이루어 그 둘레에서 오링(34)이 감싸지는 와셔형의 기저요소(32a)와, 이 기저요소(32) 양면에 이송관로와 동심 축으로 하는 원주 상에서 이송관로 축 방향과 병행하고 기저요소(32a)와는 교차방향으로 돌출되어 플랜지형 이음유닛(12)의 수용홈(12a)에 끼워 맞춤 결합되는 한 쌍의 위치제어 테(34)로 구성된다. 이때 테(32b)는 수용홈(12a)의 양 측벽(12a-1,12a-2) 및 바닥면(12a-3)과 각기 면 접촉하는 내ㆍ외면(32b-1,32b-2) 및 단면(32b-3)을 갖는다.

이렇게 구성되는 플랜지형 이음유닛(12)의 수용홈(12a)과 센터링(30)의 테(32b)는 상호 형상결합방식으로 끼워 맞춤되어 적어도 2면 이상의 접합면에 의해 기밀면적을 증대하여 이송관로 이음부분의 확고한 밀폐와 동시, 유체 흐름 교차방향에서 유체의 물리적 변화에 의한 센터링(30)에서의 팽창 또는 수축작용이 그 센터링(30) 양면에서 교차방향으로 구비되는 테(32b)의 턱 걸림으로 억제되어 유동을 방지하게 될 것이다.

그러면 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명 관 이음 밀폐구조에서 유체의 물리적 변화에 의한 센터링(30) 팽창 또는 수축 시 밀폐구조의 작동과정을 설명하겠다.

도 4는 센터링(30)의 팽창 시 모습으로서, 화살표방향으로 팽창이 일어나면 센터링(30) 테(32b)의 외변(32b-2)은 플랜지형 이음유닛(12) 삽입홈(12a)의 측벽(12a-1)과 밀접되며 이음구조의 기밀성을 높이게 된다.

도 5는 센터링(30)의 수축 시 모습으로서, 화살표방향으로 수축이 일어나면 센터링(30) 테(32b)의 내변(32b-1)은 플랜지형 이음유닛(12) 삽입홈(12a)의 측벽(12a-2)과 밀접되며 이음구조의 기밀성을 높이고 있다.

본 발명은 센터링(30)의 팽창 또는 수축 작용에서 테(32b)와 플랜지형 이음유닛(12) 삽입홈(12a)의 내ㆍ외 양 방향에서 교번적인 접촉에 의해 관 이음구조 기밀을 보다 안정되고 확고하게 유지하게 될 것이다.

이상에서와같이 본 발명의 일 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 청구범위에 기재된 범위 내에서 변경이 가능할 것이다.

10: 단위 관 12: 플랜지형 이음유닛
20: 클램프
30: 밀폐부재 32: 센터링
34: 오링

Claims (2)

1. 인접 측과 상호 대향되어 짝맞춤으로 결합되는 플랜지형 이음유닛들이 각기의 단부에 구비되며, 이 양 플랜지형 이음유닛들 사이로 유체의 물리적 변화에 대응하는 센터링 둘레로 오링이 감싸져 이룬 밀폐부재를 개재한 후, 상기 양 플랜지형 이음유닛들의 둘레를 클램프로 결속하는 것으로 다수의 단위 관들이 연결되어 압축 또는 진공펌프를 이용해 압송방식으로 유체가 흐르게 하는 이송관로의 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조로서,
   상기 양 플랜지형 이음유닛의 상호 대향 면 각기에 상기 이송관로와 동심 축으로 하는 원주 상에서 상기 이송관로 축 방향과 병행한 방향으로 깊이를 가지고 구비되는 수용홈; 및
   상기 센터링은 띠 형으로 이루어 그 둘레에서 상기 오링이 감싸지는 와셔형의 기저요소와, 이 기저요소 양면에 상기 이송관로와 동심 축으로 하는 원주 상에서 상기 이송관로 축 방향과 병행하게 돌출되어 상기 수용홈들에 끼워 맞춤 결합되는 한 쌍의 위치제어 테로 이룬 것을 포함하여서 된 것을 특징으로 하는 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센터링의 위치제어 테는 유체 물리적 변화의 팽창 또는 수축작용에 따라 그 내ㆍ외 측면 각각이 상기 수용홈의 양 측면과 교번적으로 접촉하며 접촉 단면적 증대와 유동이 억제되게 한 것을 더 포함하는 플랜지를 이용한 관 이음 밀폐구조.

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